1、 現代控制技術與PLC控制課程設計姓 名 王 碩 學 號 2010322233 班 級 機電102班 專 業 機械電子工程 院 別 機械工程學院 指導教師 杰 2013年7月5日目 錄第一章 引言·································

2、3;·········31.1 課程設計的目的··································31.2 課程設計的容···

3、;·······························31.3 課程設計的目標·················

4、;·················4第二章 系統總體方案設計······························

5、3;·42.1 系統硬件配置與組成原理···························42.2 系統變量定義與分配表················

6、83;············82.3 系統接線圖設計··································9第三章 控制系統

7、設計···································123.1 電梯運行流程圖············

8、83;····················123.2 電梯開關門流程圖···························&

9、#183;···14第四章 程序設計······································154.1 梯形圖·····

10、···································154.2語句表·············

11、3;··························22第五章 結束語······················&

12、#183;·················24第六章 參考文獻······························

13、83;·······24第一章 引言1.1 課程設計的目的課程設計的主要目的是通過某一生產設備的電氣控制裝置的設計實踐，了解一般電氣控制系統設計過程、設計要求、應完成的工作容和具體設計方法。通過設計也有助于復習、鞏固以往所學的知識，達到靈活應用的目的。電氣設計必須滿足生產設備和生產工藝的要求，因此，設計之前必須了解設備的用途、結構、操作要求和工藝過程，在此過程中培養從事設計工作的整體觀念。課程設計應強調能力培養為主，在獨立完成設計任務的同時，還要注意其他幾方面能力的培養與提高，如獨立工作能力與創造力；綜合運用專業與基礎知識的

14、能力，解決實際工程技術問題的能力；查閱圖書資料、產品手冊和各種工具書的能力；工程繪圖的能力；書寫技術報告和編制技術資料的能力。電梯的控制在現代社會的各行各業中都有所涉與其應用與其廣泛，為了進一步加深對可編程控制器的理解，鞏固所學知識與有助于工程實際應用，本次課程設計選擇了PLC在電梯控制系統中的應用。1.2 課程設計的容課程設計的容主要是用可編程控制器（PLC）改造在用電梯自動控制系統。由于大部分老式電梯的電控系統可靠性欠佳，用戶尋求對電梯的電控系統進行改造，以節約資金。因此，對電梯控制技術進行研究，找出一條適合國產老式電梯的改造之路，并進而提高國產電梯的技術水平和質量，具有十分重要的意義。針

15、對老式電梯采用的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷，提出采用功能強、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來控制電梯。主要容如下：電梯的控制系統分為調速和信號控制兩大部分。確定了系統的總體結構，由 PLC 來實現電梯信號控制，完成了電機和可編程控制器（PLC）的選擇。然后是系統硬件開發，完成了 PLC 的選型、I/O 點數分配與 PLC 的連接。在分析了電梯系統的軟件設計方法基礎上，設計出了軟件流程圖，提出了模塊化編程思想，介紹了系統的軟件開發。最后對改造后的電梯系統進行模擬調試。1.3 課程設計的目標(1)電梯的上、下行由一臺電動機拖動，電動機正轉為電梯上升

16、，反轉為下降。(2)樓層呼叫按鈕與電梯按鈕按下，電梯未達到相應樓層或未得到相應的響應時，相應指示燈一直接通指示。(3)電梯運行時，電梯開門與關門按鈕不起作用，電梯到達停在各樓層時，電梯開門與關門動作可由電梯開門與關門按鈕控制，也可延時控制，但檢測到電梯超重時，電梯門不能關閉，并由報警電鈴發出報警信號。(4)電梯最大運行區間為三層距離，若一次運行時間超過30s，則電動機停轉，并由HA報警。(5)檢修開關SB7接通時，電梯下行停在一層位置，進行檢修，其他所有動作均不相應。(6)電梯拖動電動機控制電路有各種常規電氣保護，如短路保護、過載保護、正反轉互鎖等。第二章 系統總體方案設計2.1 系統硬件配置

17、與組成原理2.1.1 系統硬件接線圖2.1.2 整體設計方案整體設計方案如圖2-1所示。圖2-1 整體設計方案圖2.1.3 電梯PLC控制系統的基本結構電梯PLC的控制系統主要由信號控制系統和拖動控制系統兩部分組成。圖2-2為電梯PLC控制系統的基本結構圖，主要硬件包括PLC主機與擴展、機械系統、轎廂操縱盤、廳外呼梯盤、指層器、門機、調速裝置與主拖動系統等。系統控制核心為PLC主機、操縱盤、呼梯盤、井道與安全保護信號通過PLC輸入接口送入PLC，存儲在存儲器與召喚指示燈等發出顯示信號，向拖動和門機控制系統發出控制信號。圖2-2 電梯PLC控制系統的基本結構圖2.1.4 信號控制系統電梯信號控制

18、基本由PLC軟件實現。電梯信號控制系統如圖2-3所示，輸入到PLC的控制信號有：運行方式選擇（如自動、有/無司機、檢修、消防運行方式等）、運行控制、轎指令、層站召喚、安全保護信息、旋轉編碼器、光電脈沖、開關門與限位信號、門區和平層信號等。圖2-3 電梯PLC信號控制系統框圖2.1.5 可編程控制器機型的選擇（1）輸入/輸出點的估算：采用PLC構成四層簡易電梯電氣控制系統。電梯的上、下行由一臺電動機拖動，電動機正轉為電梯上升，反轉為下降。一層有上升呼叫按鈕SB11和指示燈H11，二層有上升呼叫按鈕SB21和指示燈H21以與下降呼叫按鈕SB22和指示燈H22，三層有上升呼叫按鈕SB31和指示燈H3

19、1以與下降呼叫按鈕SB32和指示燈H32，四層有下降呼叫按鈕SB41和指示燈H41。一至四層有到位行程開關ST1ST4。電梯有一至四層呼叫按鈕SB1SB4和指示燈H1H4；電梯開門和關門按鈕SB5和SB6，電梯開門和關門分別通過電磁鐵YA1和YA2控制，關門到位由行程開關ST5檢測。此外還有電梯載重超限檢測壓力繼電器KP以與故障報警電鈴HA。輸入點共有22個，輸出點共有15個,總共37個。（2） 存容量的估算用戶控制程序所需存容量與存利用率、輸入/輸出點數、用戶的程序編寫水平等因素有關。因此,在用戶程序編寫前只能根據輸入/輸出點數、控制系統的復雜程度進行估算。本系統有開關量I/O總點數有37個

20、，模擬量I/O數為0個。利用估算PLC存總容量的計算公式:所需總存字數=開關量I/O總點數×(1015)+模擬量I/O總點數×(150250)再按30%左右預留余量。估算本系統需要約1K字節的存容量。綜合I/O點數以與存容量，S7200的CPU226輸入，輸出點數為2416，足以滿足要求。2.1.6 其他參數 拖動電動機M：5.5kW，AC380V，11.6A，1440r/min。 指示燈H：0.25W，AC220V。 電鈴HA：8W，AC220V。 電磁鐵YA：100mA，AC220V。2.2 系統變量定義與分配表該系統占用PLC的37個I/O口，22個輸入點，15個輸出

21、點，具體的I/O分配如表2-1所示。表2-1 IO分配表輸 入輸 出輸入點說 明輸出點說 明I0.0電梯一層按鈕Q0.0電梯一層按鈕指示燈I0.1電梯二層按鈕Q0.1電梯二層按鈕指示燈I0.2電梯三層按鈕Q0.2電梯三層按鈕指示燈I0.3電梯四層按鈕Q0.3電梯四層按鈕指示燈I0.4一層上升呼叫按鈕Q0.4一層上升呼叫按鈕指示燈I0.5二層上升呼叫按鈕Q0.5二層上升呼叫按鈕指示燈I0.6二層下降呼叫按鈕Q0.6二層下降呼叫按鈕指示燈I0.7三層上升呼叫按鈕Q0.7三層上升呼叫按鈕指示燈I1.0三層下降呼叫按鈕Q1.0三層下降呼叫按鈕指示燈I1.1四層下降呼叫按鈕Q1.1四層下降呼叫按鈕指示燈

22、I1.2電梯開門按鈕Q1.2電動機正轉接觸器I1.3電梯關門按鈕Q1.3電動機反轉接觸器I1.4檢修開關Q1.4電梯開門電磁鐵I1.5電梯一層到位限位開關Q1.5電梯關門電磁鐵I1.6電梯二層到位限位開關Q1.6電梯故障報警電鈴I1.7電梯三層到位限位開關I2.0電梯四層到位限位開關I2.1電梯關門到位限位開關I2.2電梯載重超限檢測I2.3電動機過載保護熱繼電器I2.4電梯上升極限位I2.5電梯下降極限位2.3 系統接線圖設計2.3.1 PLC的外部接線圖本設計的PLC外部接線圖如圖2-4所示.CPU226的傳感器電源24V(DC)可以輸出600mA電流，通過核算在本設計中PLC容量完全滿足

23、要求，CPU226的輸出繼電器觸點容量為2A，電壓圍為530V（DC）或5250V（AC）。圖2-4 PLC外部接線圖2.3.2 四層電梯主電路圖本次設計的四層電梯控制系統主回路原理圖如圖2-5所示。電機通過KM1、KM2的閉合來實現正反轉，從而實現電梯的上、下運行。FR1為起過載保護作用的熱繼電器，用于電梯運行過載時斷開主電路。FU1為熔斷器，起過電流保護作用.圖2-5 四層電梯控制主電路圖 圖2-6 四層電梯控制控制電路圖第三章 控制系統設計3.1 電梯運行流程圖 （1）電梯運行流程圖如圖3-1所示圖3-1 電梯運行流程圖（2）電梯運行流程圖簡要介紹：首先判斷電梯停在幾樓，如果停在一樓，再

24、判斷2、3、4樓是否有信號，如果沒有信號，電梯停在一樓，如果有信號，電梯上升到相應的樓層，停止后判斷電梯停在哪一樓，判斷有無上行或下行信號，如果只有一種，上行或下行，則執行上行或下行；如果同時有上行和下行信號，則30秒后電梯回到一樓。3.2電梯開關門流程圖電梯開關門流程圖如圖3-2所示圖3-2 電梯開關門流程圖第四章 程序設計4.1 梯形圖4.2語句表LD I1.1O Q1.1AN M4.3= Q1.1LD I0.7O Q0.7LDN M4.2O Q1.3ALD= Q0.7LD I1.0O Q1.0LDN M4.2O Q1.2ALD= Q1.0LD I0.5O Q0.5LDN M4.1O Q1

25、.3ALD= Q0.5LD I0.6O Q0.6LDN M4.1O Q1.2ALD= Q0.6LD I0.4O Q0.4AN M4.0= Q0.4LD I0.0O Q0.0O T40AN I0.5= Q0.0LD I0.1O Q0.1AN I1.6= Q0.1LD I0.2O Q0.2AN I1.7= Q0.2LD I0.3O Q0.3AN I2.0= Q0.3LDN Q1.2AN Q1.3AN M4.0TON T40, 1200LD I1.5O M4.0AN I1.6AN I1.7ANI I2.0= M4.0LD I1.6O M4.1AN I1.5AN I1.7AN I2.0= M4.1LD

26、 I1.7O M4.2AN I1.5AN I1.6AN I2.0= M4.2LD I2.0O M4.3AN I1.5AN I1.6AN I1.7= M4.3LD Q0.1O Q0.2O Q0.3O Q0.5A M4.0= M2.2LD Q0.2O Q0.3O Q1.1O Q1.0O Q0.7A M4.1= M2.3LD Q1.1O Q0.3A M4.2= M2.4LD M2.2O M2.3O M2.4= M2.0LD M2.0ON M2.1AN Q2.0AN M0.0AN Q1.5AN I2.3AN I2.4AN T38AN I1.4= Q1.2LD Q0.0O Q0.1O Q0.2O Q0.

27、4O Q0.5O Q0.7O Q0.6O Q1.0A M4.3= M2.5LD Q0.0O Q0.1O Q0.4O Q0.5O Q0.6A M4.2= M2.6LD Q0.1O Q0.4A M4.1= M2.7LD M2.5O M2.6O M2.7= M2.1LD M2.1ON M2.0AN Q1.2AN M0.0AN I2.5AN Q1.5AN I2.3AN T38AN I1.4= Q1.3LD Q1.3O Q1.2AN T38TON T38, 300LD I2.5O T38O I2.4O I2.2= Q1.6LD Q0.4O M1.0AN M1.6= M1.0LD Q0.5AN Q1.3O

28、 M1.1AN M1.6= M1.1LD Q0.6AN Q1.3O M1.2AN M1.6= M1.2LD Q0.6AN Q1.2O M1.3AN M1.6= M1.3LD Q1.0AN Q1.2O M1.4AN M1.6= M1.4LD Q1.1O M1.5AN M1.6= M1.5LD Q0.0O M0.4AN M1.6= M0.4LD Q0.1O M0.5AN M1.6= M0.5LD Q0.2O M0.6AN M1.6= M0.6LD Q0.3O M0.7AN M1.6= M0.7LD M0.4O M1.0AN M1.6A M4.0= M2.4LD M0.5O M1.1O M1.3AN M1.6A M4.1= M2.5LD M0.6O M1.2O M1.4AN M1.6A M4.2= M2.6LD M0.7O M1.5AN M1.6A M4.3= M2.7LD I1.2O Q1.4O T37AN M0.1AN Q1.5AN I1.4= Q1.4LD M2.4O M2.5O M2.6O M2.7LPSAN Q1.4TON T37, 20LPP= M0.0LD I1.3O Q1.5AN Q1.4AN I2.1AN I2.2AN I1.4= Q1.5LD Q1.2O Q1.3AN M1.6= M0.